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碱处理污泥为底物的微生物燃料电池产电特性

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【中文关键词】剩余污泥  微生物燃料电池  碱预处理  产电性能  
【摘要】利用剩余污泥作为接种体,在不添加任何营养元素的情况下,成功启动了两室型微生物燃料电池( MFC) 。对剩余污泥进行碱解预处理,考察将其作为MFC 底物的可行性,同时分析了剩余污泥经不同时间的碱处理,MFC 产电性能的变化及其对污泥的降解效果。结果表明: 利用碱预处理污泥作为底物时,MFC 的稳定输出电压、最大产电功率密度和对TCOD 的去除率均提高,同时周期运行时间延长。并且,随着碱处理时间的延长,MFC 的稳定输出电压、产电功率密度和对TCOD 的去除率均增大。当碱处理时间为24 h 时,稳定输出电压达到630 mV( 外阻R = 500 Ω) ,最大产电功率密度为11. 73 W/m3,对TCOD 的去除率为25. 3%。这与碱处理使得固体有机物被水解有关。
【部分正文预览】

活性污泥法作为一种有效的生物处理技术,已经被广泛应用于城市污水处理中。然而,伴随着污水的净化,也产生了大量的剩余污泥,其数量约占处理水量的0. 3% ~ 0. 5% ( 以含水率为97%计) 。并且随着我国城市生活污水排放量的增加和处理率的提高,剩余污泥总量也在不断增加。剩余污泥中含有有机物、病原微生物、寄生虫卵、重金属等,必须对其进行妥善处理,以防止对环境造成二次污染。近些年来,微生物燃料电池( MFC) 作为一种新型资源化技术,逐渐被应用到剩余污泥处理中[1 ~ 3]。它可以利用剩余污泥中丰富的有机质为燃料,在降解有机质的同时,将化学能转化为清洁的电能。但是,剩余污泥中的有机成分大部分为细胞壁所包裹,不容易被微生物直接分解利用,从而致使MFC 直接利用剩余污泥为燃料时的产电能力与污泥降解效果并不理想。所以,对污泥进行预处理,使有机质溶出,提高污泥的生物可降解性,是加快污泥消化的前提条件。已有研究表明,碱解预处理可以破坏污泥絮体及细胞结构,使不溶性有机物从胞内释放出来,成为易被微生物利用的溶解性物质,从而提高了污泥的厌氧消化能力[4,5]。但将碱解污泥直接作为MFC 的燃料研究较少,因此,笔者尝试直接将碱解污泥用作MFC 的底物,考察其作为MFC 底物的可行性,同时分析了碱解时间对MFC 产电及去除污泥中有机质效果的影响,以期进一步提高MFC 对剩余污泥的利用效率。

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